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Corso: LE NUOVE NTC-2008
Progettazione strutturale in zona sismica
Costruzioni esistenti




Giorgio Monti
Ordinario di Tecnica delle Costruzioni




          Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   1
Contenuti



• Criteri generali
• Valutazione della sicurezza
• Classificazione degli interventi
• Procedure per la valutazione della sicurezza e la
  redazione dei progetti
• Valutazione e progettazione in presenza di azioni
  sismiche
    – Costruzioni di muratura, di c.a., di acciaio, Edifici misti
• Criteri d’intervento


                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti           2
CRITERI GENERALI


        Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   3
Criteri generali



• La valutazione della sicurezza e la progettazione
  degli interventi su costruzioni esistenti devono
  tenere conto dei seguenti aspetti:
   – la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo
     della sua realizzazione
   – possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e
     di realizzazione
   – la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche
     eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti
   – le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni
     significative rispetto alla situazione originaria.



                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti        4
Patologie strutturali



• I danni osservati sono conseguenza di una
  tradizione progettuale e costruttiva che non teneva
  conto delle peculiarità dell’azione sismica:
   – Intensità sismica spesso maggiore di quella di progetto
   – Variabilità in direzione e verso
   – Carattere dinamico della risposta sismica
• Le principali patologie strutturali sono dovute a:
   – Errata concezione strutturale
   – Errata concezione o esecuzione dei dettagli costruttivi.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti         5
Errata concezione strutturale


• Assenza di telai in una delle 2 direzioni principali
• Diversa rigidezza tra corpi scala-ascensore e telai
   – conseguente concentrazione del danneggiamento degli
     elementi più rigidi
• Assorbimento dell’azione sismica da parte di pochi
  elementi molto rigidi che trasmettono elevate
  sollecitazioni in fondazione
• Effetti torsionali dovuti ad irregolarità meccaniche e
  geometriche in pianta
   – ad es., presenza di elementi rigidi (corpi scala, pareti)
     eccentrici rispetto al baricentro delle masse.




                     Costruzioni esistenti - Giorgio Monti       6
Errata concezione strutturale


• Variazione di rigidezza e
  resistenza in elevazione
   – concentrazione di danni nei piani
     meno rigidi e/o resistenti
• Giunti tecnici di insufficiente
  ampiezza
   – martellamento tra strutture adiacenti
• Presenza di pannelli esterni
   – la cui caduta può provocare danni
• Presenza di tamponature
  all’interno di campi di telaio
   – l’interazione potrebbe essere
     dannosa.



                         Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   7
Errata concezione o esecuzione
dei dettagli costruttivi
• Interasse eccessivo
  tra le staffe, che
  comporta:
   – scarso
     confinamento del
     nucleo di
     calcestruzzo
   – scarso
     contenimento dei
     ferri longitudinali
   – scarsa
     resistenza a taglio
     con rottura fragile




                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   8
Errata concezione o esecuzione
dei dettagli costruttivi
• Ancoraggio insufficiente delle staffe
• Inadeguata armatura trasversale nel nodo
• Rotture a taglio nelle travi
   – i tradizionali ferri piegati assorbono lo sforzo di taglio in un
     solo verso
• Travi a spessore non ben concepite
   – non consentono un’adeguata trasmissione degli sforzi nei
     pilastri.




                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti               9
Collassi sismici




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   10
Collassi sismici




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   11
Collassi sismici




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   12
Collassi sismici




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   13
Collassi sismici




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   14
Collassi sismici




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   15
Collassi sismici




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   16
Definizione dei modelli strutturali



• Si dovrà tenere conto che:
   – la geometria e i dettagli costruttivi sono definiti e la loro
     conoscenza dipende solo dalla documentazione disponibile
     e dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive
   – la conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali non
     risente delle incertezze legate alla produzione e posa in
     opera, ma solo della omogeneità dei materiali stessi
     all’interno della costruzione, del livello di approfondimento
     delle indagini conoscitive e dell’affidabilità delle stesse
   – i carichi permanenti sono definiti e la loro conoscenza
     dipende dal livello di approfondimento delle indagini
     conoscitive.


                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti         17
Procedura



• Si dovrà prevedere:
   – l’impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla
     completezza e dall’affidabilità dell’informazione disponibile
   – l’uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati “fattori di
     confidenza”, che modificano i parametri di capacità in
     funzione del livello di conoscenza relativo a:
       • Geometria
       • Dettagli costruttivi
       • Materiali.




                      Costruzioni esistenti - Giorgio Monti      18
VALUTAZIONE DELLA
SICUREZZA

       Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   19
Stati Limite di riferimento


• La valutazione della sicurezza e la progettazione
  degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno
  essere eseguiti con riferimento ai soli SLU
   – Nel caso in cui si effettui la verifica anche nei confronti
     degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere
     stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente
• Le verifiche agli SLU possono essere eseguite
  rispetto alla condizione di salvaguardia della vita
  umana (SLV) o, in alternativa, alla condizione di
  collasso (SLC).

          pensione
                                         pens
                                             ione




                                                             pens
                                                                 io
                     Costruzioni esistenti - Giorgio Monti            20
Quando eseguire le valutazioni della sicurezza (1/2)



• Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a
  valutazione della sicurezza quando ricorra anche
  una delle seguenti situazioni:
    – riduzione evidente della capacità resistente e/o
      deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta a:
        • azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura),
        • significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche
          dei materiali,
        • azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni),
        • situazioni di funzionamento ed uso anomalo,
        • deformazioni significative imposte da cedimenti del terreno di
          fondazione




                     Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                  21
Quando eseguire le valutazioni della sicurezza (2/2)



    – provati gravi errori di progetto o di costruzione
    – cambio della destinazione d’uso della costruzione o di parti
      di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o
      della classe d’uso della costruzione
    – interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi
      interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi
      funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la
      capacità o ne modifichino la rigidezza.




                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti          22
Obiettivi della valutazione della sicurezza



• Deve permettere di stabilire se:
   – l’uso della costruzione possa continuare senza interventi
   – l’uso debba essere modificato (declassamento, cambio di
     destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele
     nell’uso)
   – sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la
     capacità portante
• Il Progettista dovrà esplicitare, in un’apposita
  relazione, i livelli di sicurezza attuali o raggiunti con
  l’intervento e le eventuali conseguenti limitazioni da
  imporre nell’uso della costruzione.


                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti           23
CLASSIFICAZIONE DEGLI
INTERVENTI

        Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   24
• Si individuano le seguenti categorie di intervento:
   – interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di
     sicurezza previsti dalle presenti norme
   – interventi di miglioramento atti ad aumentare la
     sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente
     raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme
   – riparazioni o interventi locali che interessino elementi
     isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle
     condizioni di sicurezza preesistenti.




                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti       25
INTERVENTO DI
ADEGUAMENTO

        Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   26
Quando si deve perseguire l’adeguamento



• E’ obbligatorio a chiunque intenda:
   – sopraelevare la costruzione
   – ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente
     connesse alla costruzione
   – apportare variazioni di classe e/o di destinazione d’uso
     che comportino incrementi dei carichi globali in fondazione
     superiori al 10%
   – effettuare interventi strutturali volti a trasformare la
     costruzione mediante un insieme sistematico di opere che
     portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti        27
INTERVENTO DI
MIGLIORAMENTO

       Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   28
Quando si può perseguire il miglioramento



• È possibile eseguire interventi di miglioramento nei
  casi in cui non ricorrano le condizioni prima
  specificate
• Per i beni di interesse culturale
  (“testimonianze aventi valore di civiltà”)
  in zone dichiarate a rischio sismico è in ogni caso
  possibile limitarsi ad interventi di miglioramento
  effettuando la relativa valutazione della sicurezza.




                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti    29
RIPARAZIONE O INTERVENTO
LOCALE

        Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   30
Quando gli interventi sono considerati locali



• Quando riguardano:
   – singole parti e/o elementi della struttura
   – interessano porzioni limitate della costruzione
• Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno
  essere riferiti alle sole parti e/o elementi interessati
• Si dovrà documentare che, rispetto alla
  configurazione precedente:
   – non si siano prodotte sostanziali modifiche al
     comportamento delle altre parti e della struttura
   – gli interventi comportino un miglioramento delle condizioni
     di sicurezza preesistenti.


                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti        31
PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE
DELLA SICUREZZA E LA
REDAZIONE DEI PROGETTI
         Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   32
Procedure per la valutazione della sicurezza e la
redazione dei progetti


•   Analisi storico-critica
•   Rilievo
•   Caratterizzazione meccanica dei materiali
•   Livelli di conoscenza e fattori di confidenza
•   Azioni.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   33
Procedure
Analisi storico-critica


• Ai fini di una corretta individuazione del sistema
  strutturale esistente e del suo stato di sollecitazione
  è importante ricostruire:
   – il processo di realizzazione
   – le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto
   – gli eventi che lo hanno interessato.




                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti       34
Procedure
Analisi storico-critica
• L’individuazione dell’origine e delle possibili evoluzioni delle
  problematiche strutturali dell’edificio, e più in generale il
  comportamento dell’edificio, sono strettamente legati anche
  alla successione delle fasi costruttive.




                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti            35
Procedure
Analisi storico-critica
• Inoltre talvolta la storia sismica diviene strumento di
  comprensione della storia edilizia.




                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   36
Procedure
Rilievo


• Il rilievo geometrico-strutturale dovrà essere riferito:
   – Alla geometria complessiva dell’organismo
   – Alla geometria degli elementi costruttivi
       • Comprendendo i rapporti con le eventuali strutture in aderenza

• Il rilievo deve individuare:
   – l’organismo resistente della costruzione
   – la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli
     elementi costitutivi
• Dovranno essere rilevati i dissesti, in atto o
  stabilizzati, con attenzione all’individuazione dei
  quadri fessurativi e dei meccanismi di danno.

                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                 37
Procedure
                  Rilievo


                  • Il rilievo “informato”




                                                                                                                                       1 Ø 10 L=100 cm
1            2       3                     4                     5    6                         7                              20 cm                       20 cm
                                                                                                                                                                    8    36 cm                          36 cm
                                                                                                                                                                                                                                           9
                                                        30x50



                                                                                                                                                       3 cm




                                                                                                                                                                                                                  1 Ø 18 L=695 cm
                                                                                                                                                                                      1 Ø 18 L=365 cm
                                                                                                                                                    5 cm




                                                                                                             1 Ø 10 L=565 cm
                                                                                                                                                                         5 cm
                                                                                                                                                                            9 cm
                                                                                                                                                 7 cm




                                                                                                                                                                                                                                                        Zona piena
                                                                                                                                                    4 cm
                                                                                                                                                                            8 cm
                                                                                                                                                                         5 cm
10           11       12                   13           100x24
                                                                 14   15                        16                                                                  17                                                                     18




                                                                                                                                                                                    L=390 cm
                                                                                                                                         2 Ø 14 L=450 cm
                                                                                                                           20 cm
                                                                                                                                                                                                                9 cm




                                                                                                                                                                                    1 Ø 16
                                                                                                                                                                                                        5 cm

19           20      21           22       23                    24   25           26           27                                                                  28                                     9 cm
                                                                                                                                                                                                                                           29




                                                                                                                                                                                                                                                        Zona piena
                                                                                                                           20 cm
                                                        30x50




                                                                                                                                                            4 cm         5 cm
                                                                                                                                                                            8 cm
                                                                                                                                                 7 cm
                                                                                                                1 Ø 10 L=565 cm




                                                                                                                                                                            9 cm
                                                                                                                                                                         5 cm

                                                                                                                                                                                   1 Ø 18 L=365 cm



                                                                                                                                                                                                                         1 Ø 18 L=695 cm
     30x50




                          30x50




                                   30x50




                                                30x50




                                                                           30x50




                                                                                        30x50




                                                                                                     30x50




                                                                                                                                                                                                                                                30x50
                                                                                                                                          1 Ø 10 L=100 cm




30           31       32          33       34                    35   36           37           38                                                         5 cm
                                                                                                                                                             3 cm
                                                                                                                                                                    39                                                                     40
                                                        30x50

                                                                                                                           20 cm                           20 cm         36 cm                          36 cm




                                                                                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                                                                                                                                            38
Procedure
Caratterizzazione meccanica dei materiali


• Ci si baserà su:
   – documentazione già disponibile
   – verifiche visive in situ
   – indagini sperimentali.




                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   39
Procedure
Caratterizzazione meccanica dei materiali
                             R.D.1907
                             Fe Omog.
T.Ammissibile   σ   Kg/mmq      10
                                         RD 1928 R.D.1932
                                        Fe Omog. Fe Colato
T.Rottura       Ftk Kg/mmq                 38        50
T.Snervamento   Fyk Kg/mmq
T.Ammissibile   σ Kg/mmq                   12          12
Allungamento    A %                        27          21
                                                    R.D.1939
                                        Acc.Dolce Acc.Semid Acc. Duro
T.Rottura       Ftk Kg/mmq                42-50     50-60     60-70
T.Snervamento   Fyk Kg/mmq                  23        27        31
T.Ammissibile   σ Kg/mmq                    14        16        20
Allungamento    A %                         20        16        14
                                                      Circolare M.L.L.PP 1957
                                          AQ 42      AQ 50       AQ 60     A.Spe. A   A.Spe. B
T.Rottura       Ftk Kg/mmq                 42         50          60          60         70
T.Snervamento   Fyk Kg/mmq                 23         27          31          44         51
T.Ammissibile   σ Kg/mmq                   14         16          20          22         26
Allungamento    A %                        20         16          14
                                                                           R'ck>25    R'ck>35
                                                              DM 1972 n.190
                                         Fe B 22    Fe B 32        A 38       A 41     Fe B 44
T.Rottura       Ftk Kg/mmq                 34         50            46         50         55
T.Snervamento   Fyk Kg/mmq                 22         32            38         41         44
T.Ammissibile   σ Kg/mmq                   12         16            22         24         26
Allungamento    A %                        24         23            14         14         12
                                                                R'ck>25    R'ck>25    R'ck>25
                                                        DM 1974 --- DM 1976
                                         Fe B 22k   Fe B 32k    Fe B 38k              Fe B 44k
T.Rottura       Ftk Kg/mmq                  34         50           46                    55
T.Snervamento   Fyk Kg/mmq                  22         32           38                    44
T.Ammissibile   σ Kg/mmq                    12         16           22                    26
Allungamento    A %                         24         23           14                    12
                                                                R'ck>25               R'ck>35




                                           Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                 40
Procedure
Caratterizzazione meccanica dei materiali

• Le indagini dovranno essere motivate, per tipo e
  quantità, dal loro effettivo uso nelle verifiche
   – Nel caso di beni culturali e nel recupero di centri storici,
     dovrà esserne considerato l’impatto in termini di
     conservazione del bene.




                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti            41
Procedure
Caratterizzazione meccanica dei materiali


• Prove LC3




              Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   42
Procedure
Caratterizzazione meccanica dei materiali


• I valori delle resistenze meccaniche dei materiali
  vengono valutati sulla base delle prove effettuate
  sulla struttura e prescindono dalle classi
  discretizzate previste nelle norme per le nuove
  costruzioni.




                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   43
Procedure
Livelli di conoscenza e fattori di confidenza


• Sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi
  conoscitive sopra riportate, saranno individuati i
  livelli di conoscenza dei diversi parametri coinvolti
  nel modello (geometria, dettagli costruttivi e
  materiali)
• Vengono quindi definiti i correlati fattori di
  confidenza, da utilizzare come ulteriori coefficienti
  parziali di sicurezza che tengono conto delle
  carenze nella conoscenza dei parametri del
  modello.


                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   44
Procedure
Livelli di conoscenza e fattori di confidenza

COSTO

    intervento                                           acquisizione dati




                                                           CONOSCENZA

                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                       45
Procedure
Azioni


• I valori delle azioni e le loro combinazioni da
  considerare nel calcolo sono quelle definite dalla
  norma per le nuove costruzioni
• Per i carichi permanenti, un accurato rilievo
  geometrico-strutturale e dei materiali potrà
  consentire di adottare coefficienti parziali modificati,
  assegnando valori di gG adeguatamente motivati.
• Nei casi per i quali è previsto l’adeguamento, i
  valori di calcolo delle altre azioni saranno quelli
  previsti dalla norma.


                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   46
VALUTAZIONE E PROGETTAZIONE IN
PRESENZA DI AZIONI SISMICHE


          Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   47
Valutazione e progettazione in presenza di azioni
sismiche


•   Costruzioni in muratura
•   Costruzioni in cemento armato o in acciaio
•   Edifici misti
•   Criteri e tipi d’intervento
•   Progetto dell’intervento.




                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   48
Costruzioni in muratura




              Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   49
Costruzioni in muratura
Meccanismi resistenti


• Si possono manifestare meccanismi locali e
  meccanismi d’insieme, da verificare entrambi:
   – I meccanismi locali interessano singoli pannelli murari o
     più ampie porzioni della costruzione, e sono favoriti
     dall’assenza o scarsa efficacia dei collegamenti tra pareti e
     orizzontamenti e negli incroci murari
   – I meccanismi globali sono quelli che interessano l’intera
     costruzione e impegnano i pannelli murari
     prevalentemente nel loro piano.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti         50
Costruzioni in muratura
Meccanismi resistenti locali e globali




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   51
Collasso per disgregazione della tessitura muraria




                Espulsione del paramento esterno
                                          Cortesia del prof. Liberatore
Collasso per disgregazione della tessitura muraria




               Espulsione del paramento esterno
                                          Cortesia del prof. Liberatore
Collasso per disgregazione della tessitura muraria




               Espulsione del paramento esterno
                                          Cortesia del prof. Liberatore
Collasso per disgregazione della tessitura muraria




            Disgregazione per degrado della malta
                                          Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano




               Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   56
Meccanismi locali
        Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE




   Distacchi delle pareti di facciata
   Sfilamento delle travi ortogonali alla facciata



                                                      Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
         Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE




   Collegamenti tra pareti efficaci, ad es. grazie all’inserimento di catene
   Travi ortogonali collegate alla facciata




                                                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi locali
    Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano

Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE




                                                Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano

                                 Scorrimento
                  Taglio




                           Flessione




                                          Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Meccanismi globali
Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio




                                            Cortesia del prof. Liberatore
Costruzioni in muratura
Meccanismi locali


• Si può far ricorso ai metodi dell’analisi limite
  dell’equilibrio delle strutture murarie, tenendo conto:
   –   della resistenza a compressione
   –   della tessitura muraria
   –   della qualità della connessione tra le pareti murarie
   –   della presenza di catene e tiranti.
• E’ possibile valutare la capacità sismica in termini di:
   – Resistenza
        • applicando un opportuno fattore di struttura
   – Spostamento
        • determinando l’andamento dell’azione orizzontale che la struttura è
          progressivamente in grado di sopportare all’evolversi del meccanismo.


                       Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                 76
Costruzioni in muratura
Meccanismi globali

• Deve considerare, per quanto possibile, il sistema
  strutturale reale della costruzione, con attenzione a:
   – rigidezza e resistenza dei solai
   – efficacia dei collegamenti degli elementi strutturali




                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti    77
Costruzioni in muratura
Meccanismi globali

• Nel caso di muratura irregolare, la resistenza a taglio
  di calcolo per azioni nel piano di un pannello in
  muratura potrà essere calcolata facendo ricorso a
  formulazioni alternative rispetto a quelle adottate per
  opere nuove, purché di comprovata validità.




                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   78
Muratura irregolare?




              Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   79
Costruzioni in muratura
Edifici in aggregato




              Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   80
Costruzioni in muratura
Edifici in aggregato


• Per gli edifici in aggregato, contigui, a contatto o
  interconnessi con edifici adiacenti, i metodi di
  verifica di uso generale per gli edifici di nuova
  costruzione possono non essere adeguati
• Occorre tenere conto delle possibili interazioni
  derivanti dalla contiguità strutturale con gli edifici
  adiacenti
• Dovrà essere individuata l’unità strutturale (US)
  oggetto di studio, evidenziando le azioni che su essa
  possono derivare dalle US contigue.


                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   81
Costruzioni in muratura
Edifici in aggregato
L’Unità Strutturale

• L’US dovrà:
   – Avere continuità da cielo a terra per quanto riguarda il
     flusso dei carichi verticali
   – Essere di norma delimitata:
       • da spazi aperti, o
       • da giunti strutturali, o
       • da edifici contigui strutturalmente ma, almeno tipologicamente, diversi

• Dovranno essere inoltre valutati gli effetti di:
   – Spinte non contrastate causate da orizzontamenti sfalsati di
     quota sulle pareti in comune con le US adiacenti
   – Meccanismi locali derivanti da prospetti non allineati
   – US adiacenti di differente altezza.

                      Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                    82
Costruzioni in muratura
Edifici in aggregato
L’Unità Strutturale




              Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   83
Costruzioni in muratura
  Edifici in aggregato
  L’Unità Strutturale

• La rappresentazione
  dell’US attraverso
  piante, alzati e
  sezioni permetterà
  di valutare la
  diffusione delle
  sollecitazioni e
  l’interazione fra le
  US contigue.



                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   84
Costruzioni in muratura
Edifici in aggregato
Analisi globale dell’Unità Strutturale

• L'analisi globale di una singola unità strutturale
  assume spesso un significato convenzionale e
  perciò può utilizzare metodologie semplificate
• La verifica di una US con solai sufficientemente rigidi
  può essere svolta, anche per edifici con più di due
  piani, mediante l'analisi statica non lineare
   – Analizzando e verificando separatamente ciascun
     interpiano dell'edificio
   – Trascurando la variazione della forza assiale nei maschi
     murari dovuta all'effetto dell'azione sismica
   – Trascurando gli effetti torsionali (tranne angoli e testate).


                    Costruzioni esistenti - Giorgio Monti            85
Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   86
Costruzioni in muratura
Edifici in aggregato
Analisi globale dell’Unità Strutturale

• Nel caso di solai flessibili si potrà procedere
  all'analisi delle singole pareti o dei sistemi di pareti
  complanari, ciascuna parete essendo soggetta ai
  carichi verticali di competenza ed alle corrispondenti
  azioni del sisma nella direzione parallela alla parete.




                 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   87
Costruzioni in cemento armato o in acciaio




              Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   88
Costruzioni in cemento armato o in acciaio
  Meccanismi resistenti

• Viene attivata la capacità di elementi e meccanismi
  resistenti, che possono essere “duttili” o “fragili”
   – I meccanismi duttili possono essere attivati in maniera diffusa
     su tutta la costruzione, oppure in maniera non uniforme, ad
     esempio localizzandosi in alcune parti critiche o su un piano
       • La plasticizzazione di un elemento o l’attivazione di un meccanismo
         duttile in genere non comportano il collasso della struttura
   – I meccanismi fragili possono localizzarsi in qualsiasi punto
     della struttura e possono determinarne il collasso.
                            R




                                                          d

                         Costruzioni esistenti - Giorgio Monti                 89
La gerarchia delle resistenze


• Si tratta di valutare la domanda sugli e/m fragili in
  base alla capacità degli e/m duttili



                          Fy
   F


                                  F




                                                          90
La gerarchia delle resistenze


• Si tratta di valutare la domanda sugli e/m fragili in
  base alla capacità degli e/m duttili


                                    La forza non può crescere
  Fy                      Fy       oltre Fy e quindi l’elemento
                                  fragile subisce una domanda
                                               Fy

                                                         Fy




                                                              91
Costruzioni in cemento armato o in acciaio
Meccanismi resistenti


• Verifiche Domanda < Capacità
   – Meccanismi “duttili”  in termini di deformazione
   – Meccanismi “fragili”  in termini di resistenza


• Il calcolo della capacità dipende dal LC:
   – Meccanismi duttili: si impiegano le proprietà dei materiali
     esistenti divise per i fattori di confidenza
   – Meccanismi fragili: si impiegano le proprietà dei materiali
     esistenti divise per i corrispondenti coefficienti parziali e
     per i fattori di confidenza.



                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti             92
Edifici misti




                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   93
Edifici misti



• Situazioni ricorrenti sono:
   – edifici i cui muri perimetrali siano in muratura portante e la
     struttura verticale interna sia rappresentata da pilastri (per
     esempio, in c.a. o acciaio)
   – edifici in muratura che abbiano subito sopraelevazioni, il
     cui sistema strutturale sia, per esempio, in c.a. o acciaio, o
     edifici in c.a. o acciaio sopraelevati in muratura
   – edifici che abbiano subito ampliamenti in pianta, il cui il
     sistema strutturale (per esempio, in c.a. o acciaio) sia
     interconnesso con quello esistente in muratura.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti           94
Edifici misti




                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   95
Edifici misti




                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   96
Edifici misti




                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   97
Edifici misti



• Per queste situazioni è necessario prevedere
  modellazioni che tengano in considerazione le
  particolarità strutturali identificate e l’interazione tra
  elementi strutturali di diverso materiale e rigidezza,
  ricorrendo, ove necessario, a metodi di analisi non
  lineare di comprovata validità.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti        98
Criteri e tipi d’intervento




                Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   99
Criteri e tipi d’intervento
Criteri


• La scelta del tipo, della tecnica, dell’entità e
  dell’urgenza dell’intervento dipende dai risultati
  della precedente fase di valutazione
• Si deve mirare a:
   – Prioritariamente, contrastare lo sviluppo di meccanismi
     locali e/o di meccanismi fragili
   – Migliorare il comportamento globale della costruzione.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti        100
Criteri e tipi d’intervento
Tipi (generali)


• In generale dovranno essere valutati e curati gli
  aspetti seguenti:
   – riparazione di eventuali danni presenti
   – riduzione delle carenze dovute ad errori grossolani
   – miglioramento della capacità deformativa ("duttilità") di
     singoli elementi
   – riduzione delle condizioni che determinano situazioni di
     forte irregolarità degli edifici, in termini di massa,
     resistenza e/o rigidezza, anche legate alla presenza di
     elementi non strutturali
   – riduzione delle masse, anche mediante demolizione
     parziale o variazione di destinazione d’uso


                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti          101
Criteri e tipi d’intervento
Tipi (generali)


   – riduzione dell’impegno degli elementi strutturali originari
     mediante l’introduzione di sistemi d’isolamento o di
     dissipazione di energia
   – riduzione dell’eccessiva deformabilità degli orizzontamenti
   – miglioramento dei collegamenti degli elementi non
     strutturali
   – incremento della resistenza degli elementi verticali
     resistenti, tenendo eventualmente conto di una possibile
     riduzione della duttilità globale per effetto di rinforzi locali
   – realizzazione, ampliamento, eliminazione di giunti sismici o
     interposizione di materiali atti ad attenuare gli urti
   – miglioramento del sistema di fondazione, ove necessario.


                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti          102
Criteri e tipi d’intervento
Tipi (murature)


   – miglioramento dei collegamenti tra solai e pareti o tra
     copertura e pareti e fra pareti confluenti in martelli murari
     ed angolate
   – riduzione ed eliminazione delle spinte non contrastate di
     coperture, archi e volte
   – rafforzamento delle pareti intorno alle aperture.




                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti             103
Criteri e tipi d’intervento
Tipi (c.a. e acciaio)


   – rinforzo di tutti o parte degli elementi
   – aggiunta di nuovi elementi resistenti, quali pareti in c.a.,
     controventi in acciaio, etc.
   – eliminazione di eventuali comportamenti a piano “debole”
   – introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di
     resistere per intero all’azione sismica di progetto
   – eventuale trasformazione di elementi non strutturali in
     elementi strutturali, come nel caso di incamiciatura in c.a.
     di pareti in laterizio.




                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti        104
Criteri e tipi d’intervento
Tipi (acciaio)


   – miglioramento della stabilità locale e flesso-torsionale degli
     elementi e globale della struttura
   – incremento della resistenza dei collegamenti
   – miglioramento dei dettagli costruttivi nelle zone dissipative
     e nei collegamenti trave-colonna
   – introduzione di indebolimenti locali controllati, finalizzati ad
     un miglioramento del meccanismo globale di collasso.




                   Costruzioni esistenti - Giorgio Monti          105
Progetto dell’intervento



• Deve comprendere:
   – verifica della struttura prima dell’intervento con
     identificazione delle carenze e del livello di azione sismica
     per la quale viene raggiunto lo SLU (e SLE se richiesto)
   – scelta motivata del tipo di intervento
   – scelta delle tecniche e/o dei materiali
   – dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali
     elementi strutturali aggiuntivi
   – analisi strutturale considerando le caratteristiche della
     struttura post-intervento;
   – verifica della struttura post-intervento con determinazione
     del livello di azione sismica di SLU (e SLE se richiesto).


                  Costruzioni esistenti - Giorgio Monti         106
GRAZIE PER L’ATTENZIONE


        Costruzioni esistenti - Giorgio Monti   107

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Corso Le Nuove NTC 2008. Costruzioni Esistenti. Progettazione Strutturale in zona sismica.

  • 1. Corso: LE NUOVE NTC-2008 Progettazione strutturale in zona sismica Costruzioni esistenti Giorgio Monti Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 1
  • 2. Contenuti • Criteri generali • Valutazione della sicurezza • Classificazione degli interventi • Procedure per la valutazione della sicurezza e la redazione dei progetti • Valutazione e progettazione in presenza di azioni sismiche – Costruzioni di muratura, di c.a., di acciaio, Edifici misti • Criteri d’intervento Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 2
  • 3. CRITERI GENERALI Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 3
  • 4. Criteri generali • La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi su costruzioni esistenti devono tenere conto dei seguenti aspetti: – la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione – possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione – la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti – le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 4
  • 5. Patologie strutturali • I danni osservati sono conseguenza di una tradizione progettuale e costruttiva che non teneva conto delle peculiarità dell’azione sismica: – Intensità sismica spesso maggiore di quella di progetto – Variabilità in direzione e verso – Carattere dinamico della risposta sismica • Le principali patologie strutturali sono dovute a: – Errata concezione strutturale – Errata concezione o esecuzione dei dettagli costruttivi. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 5
  • 6. Errata concezione strutturale • Assenza di telai in una delle 2 direzioni principali • Diversa rigidezza tra corpi scala-ascensore e telai – conseguente concentrazione del danneggiamento degli elementi più rigidi • Assorbimento dell’azione sismica da parte di pochi elementi molto rigidi che trasmettono elevate sollecitazioni in fondazione • Effetti torsionali dovuti ad irregolarità meccaniche e geometriche in pianta – ad es., presenza di elementi rigidi (corpi scala, pareti) eccentrici rispetto al baricentro delle masse. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 6
  • 7. Errata concezione strutturale • Variazione di rigidezza e resistenza in elevazione – concentrazione di danni nei piani meno rigidi e/o resistenti • Giunti tecnici di insufficiente ampiezza – martellamento tra strutture adiacenti • Presenza di pannelli esterni – la cui caduta può provocare danni • Presenza di tamponature all’interno di campi di telaio – l’interazione potrebbe essere dannosa. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 7
  • 8. Errata concezione o esecuzione dei dettagli costruttivi • Interasse eccessivo tra le staffe, che comporta: – scarso confinamento del nucleo di calcestruzzo – scarso contenimento dei ferri longitudinali – scarsa resistenza a taglio con rottura fragile Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 8
  • 9. Errata concezione o esecuzione dei dettagli costruttivi • Ancoraggio insufficiente delle staffe • Inadeguata armatura trasversale nel nodo • Rotture a taglio nelle travi – i tradizionali ferri piegati assorbono lo sforzo di taglio in un solo verso • Travi a spessore non ben concepite – non consentono un’adeguata trasmissione degli sforzi nei pilastri. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 9
  • 10. Collassi sismici Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 10
  • 11. Collassi sismici Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 11
  • 12. Collassi sismici Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 12
  • 13. Collassi sismici Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 13
  • 14. Collassi sismici Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 14
  • 15. Collassi sismici Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 15
  • 16. Collassi sismici Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 16
  • 17. Definizione dei modelli strutturali • Si dovrà tenere conto che: – la geometria e i dettagli costruttivi sono definiti e la loro conoscenza dipende solo dalla documentazione disponibile e dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive – la conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali non risente delle incertezze legate alla produzione e posa in opera, ma solo della omogeneità dei materiali stessi all’interno della costruzione, del livello di approfondimento delle indagini conoscitive e dell’affidabilità delle stesse – i carichi permanenti sono definiti e la loro conoscenza dipende dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 17
  • 18. Procedura • Si dovrà prevedere: – l’impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla completezza e dall’affidabilità dell’informazione disponibile – l’uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati “fattori di confidenza”, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a: • Geometria • Dettagli costruttivi • Materiali. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 18
  • 19. VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 19
  • 20. Stati Limite di riferimento • La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU – Nel caso in cui si effettui la verifica anche nei confronti degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente • Le verifiche agli SLU possono essere eseguite rispetto alla condizione di salvaguardia della vita umana (SLV) o, in alternativa, alla condizione di collasso (SLC). pensione pens ione pens io Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 20
  • 21. Quando eseguire le valutazioni della sicurezza (1/2) • Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando ricorra anche una delle seguenti situazioni: – riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta a: • azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), • significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, • azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni), • situazioni di funzionamento ed uso anomalo, • deformazioni significative imposte da cedimenti del terreno di fondazione Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 21
  • 22. Quando eseguire le valutazioni della sicurezza (2/2) – provati gravi errori di progetto o di costruzione – cambio della destinazione d’uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o della classe d’uso della costruzione – interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la capacità o ne modifichino la rigidezza. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 22
  • 23. Obiettivi della valutazione della sicurezza • Deve permettere di stabilire se: – l’uso della costruzione possa continuare senza interventi – l’uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell’uso) – sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante • Il Progettista dovrà esplicitare, in un’apposita relazione, i livelli di sicurezza attuali o raggiunti con l’intervento e le eventuali conseguenti limitazioni da imporre nell’uso della costruzione. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 23
  • 24. CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 24
  • 25. • Si individuano le seguenti categorie di intervento: – interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme – interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme – riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 25
  • 26. INTERVENTO DI ADEGUAMENTO Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 26
  • 27. Quando si deve perseguire l’adeguamento • E’ obbligatorio a chiunque intenda: – sopraelevare la costruzione – ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente connesse alla costruzione – apportare variazioni di classe e/o di destinazione d’uso che comportino incrementi dei carichi globali in fondazione superiori al 10% – effettuare interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 27
  • 28. INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 28
  • 29. Quando si può perseguire il miglioramento • È possibile eseguire interventi di miglioramento nei casi in cui non ricorrano le condizioni prima specificate • Per i beni di interesse culturale (“testimonianze aventi valore di civiltà”) in zone dichiarate a rischio sismico è in ogni caso possibile limitarsi ad interventi di miglioramento effettuando la relativa valutazione della sicurezza. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 29
  • 30. RIPARAZIONE O INTERVENTO LOCALE Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 30
  • 31. Quando gli interventi sono considerati locali • Quando riguardano: – singole parti e/o elementi della struttura – interessano porzioni limitate della costruzione • Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere riferiti alle sole parti e/o elementi interessati • Si dovrà documentare che, rispetto alla configurazione precedente: – non si siano prodotte sostanziali modifiche al comportamento delle altre parti e della struttura – gli interventi comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 31
  • 32. PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E LA REDAZIONE DEI PROGETTI Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 32
  • 33. Procedure per la valutazione della sicurezza e la redazione dei progetti • Analisi storico-critica • Rilievo • Caratterizzazione meccanica dei materiali • Livelli di conoscenza e fattori di confidenza • Azioni. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 33
  • 34. Procedure Analisi storico-critica • Ai fini di una corretta individuazione del sistema strutturale esistente e del suo stato di sollecitazione è importante ricostruire: – il processo di realizzazione – le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto – gli eventi che lo hanno interessato. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 34
  • 35. Procedure Analisi storico-critica • L’individuazione dell’origine e delle possibili evoluzioni delle problematiche strutturali dell’edificio, e più in generale il comportamento dell’edificio, sono strettamente legati anche alla successione delle fasi costruttive. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 35
  • 36. Procedure Analisi storico-critica • Inoltre talvolta la storia sismica diviene strumento di comprensione della storia edilizia. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 36
  • 37. Procedure Rilievo • Il rilievo geometrico-strutturale dovrà essere riferito: – Alla geometria complessiva dell’organismo – Alla geometria degli elementi costruttivi • Comprendendo i rapporti con le eventuali strutture in aderenza • Il rilievo deve individuare: – l’organismo resistente della costruzione – la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi • Dovranno essere rilevati i dissesti, in atto o stabilizzati, con attenzione all’individuazione dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 37
  • 38. Procedure Rilievo • Il rilievo “informato” 1 Ø 10 L=100 cm 1 2 3 4 5 6 7 20 cm 20 cm 8 36 cm 36 cm 9 30x50 3 cm 1 Ø 18 L=695 cm 1 Ø 18 L=365 cm 5 cm 1 Ø 10 L=565 cm 5 cm 9 cm 7 cm Zona piena 4 cm 8 cm 5 cm 10 11 12 13 100x24 14 15 16 17 18 L=390 cm 2 Ø 14 L=450 cm 20 cm 9 cm 1 Ø 16 5 cm 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 9 cm 29 Zona piena 20 cm 30x50 4 cm 5 cm 8 cm 7 cm 1 Ø 10 L=565 cm 9 cm 5 cm 1 Ø 18 L=365 cm 1 Ø 18 L=695 cm 30x50 30x50 30x50 30x50 30x50 30x50 30x50 30x50 1 Ø 10 L=100 cm 30 31 32 33 34 35 36 37 38 5 cm 3 cm 39 40 30x50 20 cm 20 cm 36 cm 36 cm Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 38
  • 39. Procedure Caratterizzazione meccanica dei materiali • Ci si baserà su: – documentazione già disponibile – verifiche visive in situ – indagini sperimentali. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 39
  • 40. Procedure Caratterizzazione meccanica dei materiali R.D.1907 Fe Omog. T.Ammissibile σ Kg/mmq 10 RD 1928 R.D.1932 Fe Omog. Fe Colato T.Rottura Ftk Kg/mmq 38 50 T.Snervamento Fyk Kg/mmq T.Ammissibile σ Kg/mmq 12 12 Allungamento A % 27 21 R.D.1939 Acc.Dolce Acc.Semid Acc. Duro T.Rottura Ftk Kg/mmq 42-50 50-60 60-70 T.Snervamento Fyk Kg/mmq 23 27 31 T.Ammissibile σ Kg/mmq 14 16 20 Allungamento A % 20 16 14 Circolare M.L.L.PP 1957 AQ 42 AQ 50 AQ 60 A.Spe. A A.Spe. B T.Rottura Ftk Kg/mmq 42 50 60 60 70 T.Snervamento Fyk Kg/mmq 23 27 31 44 51 T.Ammissibile σ Kg/mmq 14 16 20 22 26 Allungamento A % 20 16 14 R'ck>25 R'ck>35 DM 1972 n.190 Fe B 22 Fe B 32 A 38 A 41 Fe B 44 T.Rottura Ftk Kg/mmq 34 50 46 50 55 T.Snervamento Fyk Kg/mmq 22 32 38 41 44 T.Ammissibile σ Kg/mmq 12 16 22 24 26 Allungamento A % 24 23 14 14 12 R'ck>25 R'ck>25 R'ck>25 DM 1974 --- DM 1976 Fe B 22k Fe B 32k Fe B 38k Fe B 44k T.Rottura Ftk Kg/mmq 34 50 46 55 T.Snervamento Fyk Kg/mmq 22 32 38 44 T.Ammissibile σ Kg/mmq 12 16 22 26 Allungamento A % 24 23 14 12 R'ck>25 R'ck>35 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 40
  • 41. Procedure Caratterizzazione meccanica dei materiali • Le indagini dovranno essere motivate, per tipo e quantità, dal loro effettivo uso nelle verifiche – Nel caso di beni culturali e nel recupero di centri storici, dovrà esserne considerato l’impatto in termini di conservazione del bene. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 41
  • 42. Procedure Caratterizzazione meccanica dei materiali • Prove LC3 Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 42
  • 43. Procedure Caratterizzazione meccanica dei materiali • I valori delle resistenze meccaniche dei materiali vengono valutati sulla base delle prove effettuate sulla struttura e prescindono dalle classi discretizzate previste nelle norme per le nuove costruzioni. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 43
  • 44. Procedure Livelli di conoscenza e fattori di confidenza • Sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive sopra riportate, saranno individuati i livelli di conoscenza dei diversi parametri coinvolti nel modello (geometria, dettagli costruttivi e materiali) • Vengono quindi definiti i correlati fattori di confidenza, da utilizzare come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che tengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 44
  • 45. Procedure Livelli di conoscenza e fattori di confidenza COSTO intervento acquisizione dati CONOSCENZA Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 45
  • 46. Procedure Azioni • I valori delle azioni e le loro combinazioni da considerare nel calcolo sono quelle definite dalla norma per le nuove costruzioni • Per i carichi permanenti, un accurato rilievo geometrico-strutturale e dei materiali potrà consentire di adottare coefficienti parziali modificati, assegnando valori di gG adeguatamente motivati. • Nei casi per i quali è previsto l’adeguamento, i valori di calcolo delle altre azioni saranno quelli previsti dalla norma. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 46
  • 47. VALUTAZIONE E PROGETTAZIONE IN PRESENZA DI AZIONI SISMICHE Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 47
  • 48. Valutazione e progettazione in presenza di azioni sismiche • Costruzioni in muratura • Costruzioni in cemento armato o in acciaio • Edifici misti • Criteri e tipi d’intervento • Progetto dell’intervento. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 48
  • 49. Costruzioni in muratura Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 49
  • 50. Costruzioni in muratura Meccanismi resistenti • Si possono manifestare meccanismi locali e meccanismi d’insieme, da verificare entrambi: – I meccanismi locali interessano singoli pannelli murari o più ampie porzioni della costruzione, e sono favoriti dall’assenza o scarsa efficacia dei collegamenti tra pareti e orizzontamenti e negli incroci murari – I meccanismi globali sono quelli che interessano l’intera costruzione e impegnano i pannelli murari prevalentemente nel loro piano. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 50
  • 51. Costruzioni in muratura Meccanismi resistenti locali e globali Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 51
  • 52. Collasso per disgregazione della tessitura muraria Espulsione del paramento esterno Cortesia del prof. Liberatore
  • 53. Collasso per disgregazione della tessitura muraria Espulsione del paramento esterno Cortesia del prof. Liberatore
  • 54. Collasso per disgregazione della tessitura muraria Espulsione del paramento esterno Cortesia del prof. Liberatore
  • 55. Collasso per disgregazione della tessitura muraria Disgregazione per degrado della malta Cortesia del prof. Liberatore
  • 56. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 56
  • 57. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE  Distacchi delle pareti di facciata  Sfilamento delle travi ortogonali alla facciata Cortesia del prof. Liberatore
  • 58. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 59. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 60. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 61. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 62. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: ESTENSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 63. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE  Collegamenti tra pareti efficaci, ad es. grazie all’inserimento di catene  Travi ortogonali collegate alla facciata Cortesia del prof. Liberatore
  • 64. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 65. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 66. Meccanismi locali Collasso delle pareti murarie al di fuori del piano Modi di deformazione della cella muraria: FLESSIONE Cortesia del prof. Liberatore
  • 67. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano Scorrimento Taglio Flessione Cortesia del prof. Liberatore
  • 68. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 69. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 70. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 71. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 72. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 73. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 74. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 75. Meccanismi globali Collasso delle pareti murarie nel piano: taglio Cortesia del prof. Liberatore
  • 76. Costruzioni in muratura Meccanismi locali • Si può far ricorso ai metodi dell’analisi limite dell’equilibrio delle strutture murarie, tenendo conto: – della resistenza a compressione – della tessitura muraria – della qualità della connessione tra le pareti murarie – della presenza di catene e tiranti. • E’ possibile valutare la capacità sismica in termini di: – Resistenza • applicando un opportuno fattore di struttura – Spostamento • determinando l’andamento dell’azione orizzontale che la struttura è progressivamente in grado di sopportare all’evolversi del meccanismo. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 76
  • 77. Costruzioni in muratura Meccanismi globali • Deve considerare, per quanto possibile, il sistema strutturale reale della costruzione, con attenzione a: – rigidezza e resistenza dei solai – efficacia dei collegamenti degli elementi strutturali Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 77
  • 78. Costruzioni in muratura Meccanismi globali • Nel caso di muratura irregolare, la resistenza a taglio di calcolo per azioni nel piano di un pannello in muratura potrà essere calcolata facendo ricorso a formulazioni alternative rispetto a quelle adottate per opere nuove, purché di comprovata validità. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 78
  • 79. Muratura irregolare? Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 79
  • 80. Costruzioni in muratura Edifici in aggregato Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 80
  • 81. Costruzioni in muratura Edifici in aggregato • Per gli edifici in aggregato, contigui, a contatto o interconnessi con edifici adiacenti, i metodi di verifica di uso generale per gli edifici di nuova costruzione possono non essere adeguati • Occorre tenere conto delle possibili interazioni derivanti dalla contiguità strutturale con gli edifici adiacenti • Dovrà essere individuata l’unità strutturale (US) oggetto di studio, evidenziando le azioni che su essa possono derivare dalle US contigue. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 81
  • 82. Costruzioni in muratura Edifici in aggregato L’Unità Strutturale • L’US dovrà: – Avere continuità da cielo a terra per quanto riguarda il flusso dei carichi verticali – Essere di norma delimitata: • da spazi aperti, o • da giunti strutturali, o • da edifici contigui strutturalmente ma, almeno tipologicamente, diversi • Dovranno essere inoltre valutati gli effetti di: – Spinte non contrastate causate da orizzontamenti sfalsati di quota sulle pareti in comune con le US adiacenti – Meccanismi locali derivanti da prospetti non allineati – US adiacenti di differente altezza. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 82
  • 83. Costruzioni in muratura Edifici in aggregato L’Unità Strutturale Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 83
  • 84. Costruzioni in muratura Edifici in aggregato L’Unità Strutturale • La rappresentazione dell’US attraverso piante, alzati e sezioni permetterà di valutare la diffusione delle sollecitazioni e l’interazione fra le US contigue. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 84
  • 85. Costruzioni in muratura Edifici in aggregato Analisi globale dell’Unità Strutturale • L'analisi globale di una singola unità strutturale assume spesso un significato convenzionale e perciò può utilizzare metodologie semplificate • La verifica di una US con solai sufficientemente rigidi può essere svolta, anche per edifici con più di due piani, mediante l'analisi statica non lineare – Analizzando e verificando separatamente ciascun interpiano dell'edificio – Trascurando la variazione della forza assiale nei maschi murari dovuta all'effetto dell'azione sismica – Trascurando gli effetti torsionali (tranne angoli e testate). Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 85
  • 86. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 86
  • 87. Costruzioni in muratura Edifici in aggregato Analisi globale dell’Unità Strutturale • Nel caso di solai flessibili si potrà procedere all'analisi delle singole pareti o dei sistemi di pareti complanari, ciascuna parete essendo soggetta ai carichi verticali di competenza ed alle corrispondenti azioni del sisma nella direzione parallela alla parete. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 87
  • 88. Costruzioni in cemento armato o in acciaio Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 88
  • 89. Costruzioni in cemento armato o in acciaio Meccanismi resistenti • Viene attivata la capacità di elementi e meccanismi resistenti, che possono essere “duttili” o “fragili” – I meccanismi duttili possono essere attivati in maniera diffusa su tutta la costruzione, oppure in maniera non uniforme, ad esempio localizzandosi in alcune parti critiche o su un piano • La plasticizzazione di un elemento o l’attivazione di un meccanismo duttile in genere non comportano il collasso della struttura – I meccanismi fragili possono localizzarsi in qualsiasi punto della struttura e possono determinarne il collasso. R d Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 89
  • 90. La gerarchia delle resistenze • Si tratta di valutare la domanda sugli e/m fragili in base alla capacità degli e/m duttili Fy F F 90
  • 91. La gerarchia delle resistenze • Si tratta di valutare la domanda sugli e/m fragili in base alla capacità degli e/m duttili La forza non può crescere Fy Fy oltre Fy e quindi l’elemento fragile subisce una domanda Fy Fy 91
  • 92. Costruzioni in cemento armato o in acciaio Meccanismi resistenti • Verifiche Domanda < Capacità – Meccanismi “duttili”  in termini di deformazione – Meccanismi “fragili”  in termini di resistenza • Il calcolo della capacità dipende dal LC: – Meccanismi duttili: si impiegano le proprietà dei materiali esistenti divise per i fattori di confidenza – Meccanismi fragili: si impiegano le proprietà dei materiali esistenti divise per i corrispondenti coefficienti parziali e per i fattori di confidenza. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 92
  • 93. Edifici misti Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 93
  • 94. Edifici misti • Situazioni ricorrenti sono: – edifici i cui muri perimetrali siano in muratura portante e la struttura verticale interna sia rappresentata da pilastri (per esempio, in c.a. o acciaio) – edifici in muratura che abbiano subito sopraelevazioni, il cui sistema strutturale sia, per esempio, in c.a. o acciaio, o edifici in c.a. o acciaio sopraelevati in muratura – edifici che abbiano subito ampliamenti in pianta, il cui il sistema strutturale (per esempio, in c.a. o acciaio) sia interconnesso con quello esistente in muratura. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 94
  • 95. Edifici misti Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 95
  • 96. Edifici misti Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 96
  • 97. Edifici misti Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 97
  • 98. Edifici misti • Per queste situazioni è necessario prevedere modellazioni che tengano in considerazione le particolarità strutturali identificate e l’interazione tra elementi strutturali di diverso materiale e rigidezza, ricorrendo, ove necessario, a metodi di analisi non lineare di comprovata validità. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 98
  • 99. Criteri e tipi d’intervento Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 99
  • 100. Criteri e tipi d’intervento Criteri • La scelta del tipo, della tecnica, dell’entità e dell’urgenza dell’intervento dipende dai risultati della precedente fase di valutazione • Si deve mirare a: – Prioritariamente, contrastare lo sviluppo di meccanismi locali e/o di meccanismi fragili – Migliorare il comportamento globale della costruzione. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 100
  • 101. Criteri e tipi d’intervento Tipi (generali) • In generale dovranno essere valutati e curati gli aspetti seguenti: – riparazione di eventuali danni presenti – riduzione delle carenze dovute ad errori grossolani – miglioramento della capacità deformativa ("duttilità") di singoli elementi – riduzione delle condizioni che determinano situazioni di forte irregolarità degli edifici, in termini di massa, resistenza e/o rigidezza, anche legate alla presenza di elementi non strutturali – riduzione delle masse, anche mediante demolizione parziale o variazione di destinazione d’uso Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 101
  • 102. Criteri e tipi d’intervento Tipi (generali) – riduzione dell’impegno degli elementi strutturali originari mediante l’introduzione di sistemi d’isolamento o di dissipazione di energia – riduzione dell’eccessiva deformabilità degli orizzontamenti – miglioramento dei collegamenti degli elementi non strutturali – incremento della resistenza degli elementi verticali resistenti, tenendo eventualmente conto di una possibile riduzione della duttilità globale per effetto di rinforzi locali – realizzazione, ampliamento, eliminazione di giunti sismici o interposizione di materiali atti ad attenuare gli urti – miglioramento del sistema di fondazione, ove necessario. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 102
  • 103. Criteri e tipi d’intervento Tipi (murature) – miglioramento dei collegamenti tra solai e pareti o tra copertura e pareti e fra pareti confluenti in martelli murari ed angolate – riduzione ed eliminazione delle spinte non contrastate di coperture, archi e volte – rafforzamento delle pareti intorno alle aperture. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 103
  • 104. Criteri e tipi d’intervento Tipi (c.a. e acciaio) – rinforzo di tutti o parte degli elementi – aggiunta di nuovi elementi resistenti, quali pareti in c.a., controventi in acciaio, etc. – eliminazione di eventuali comportamenti a piano “debole” – introduzione di un sistema strutturale aggiuntivo in grado di resistere per intero all’azione sismica di progetto – eventuale trasformazione di elementi non strutturali in elementi strutturali, come nel caso di incamiciatura in c.a. di pareti in laterizio. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 104
  • 105. Criteri e tipi d’intervento Tipi (acciaio) – miglioramento della stabilità locale e flesso-torsionale degli elementi e globale della struttura – incremento della resistenza dei collegamenti – miglioramento dei dettagli costruttivi nelle zone dissipative e nei collegamenti trave-colonna – introduzione di indebolimenti locali controllati, finalizzati ad un miglioramento del meccanismo globale di collasso. Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 105
  • 106. Progetto dell’intervento • Deve comprendere: – verifica della struttura prima dell’intervento con identificazione delle carenze e del livello di azione sismica per la quale viene raggiunto lo SLU (e SLE se richiesto) – scelta motivata del tipo di intervento – scelta delle tecniche e/o dei materiali – dimensionamento preliminare dei rinforzi e degli eventuali elementi strutturali aggiuntivi – analisi strutturale considerando le caratteristiche della struttura post-intervento; – verifica della struttura post-intervento con determinazione del livello di azione sismica di SLU (e SLE se richiesto). Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 106
  • 107. GRAZIE PER L’ATTENZIONE Costruzioni esistenti - Giorgio Monti 107